葛鹏翼　杨泰隆　王尊

摘 要：文章所用车身为某车厂开发的一款新型商用车，车身结构为非承载式车身，相较于承载式车身而言，非承载式车身多了底盤大梁架，在遇到碰撞或者冲击时，车架的振动通过弹性单元传到车身，可以削减大部分冲击力，车身的安全性得以保证，在恶劣道路上，可以保证其稳定性和舒适性，车内噪声和振动也较小。车身主要包括了白车身、车门、座椅、中控、内外饰等主要总成。车身主体大部分都是钣金类零部件，文章所述的车身钣金件有624个，文章完成了车身钣金件的网格划分和属性赋予，并对白车身整体进行了网格质量的验证，并完成了车身模态从1阶到6阶的校核，证明了白车身模态的合理性。关键词：白车身;有限元分析;网格划分;模态分析中图分类号：U463.8  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）02-81-03

Abstract： The body used in this article is a new commercial vehicle developed by a car manufacturer. The body structure is a non-loaded body. Compared with the load-bearing body， the non-loaded body has more chassis girder. When encountering collision or impact， the car The vibration of the frame is transmitted to the vehicle body through the elastic unit， which can reduce most impact forces， ensure the safety of the body， ensure stability and comfort on the bad roads， and reduce noise and vibration inside the car. The body mainly includes main assembly such as body-in-white， door， seat， central control， interior and exterior decoration. Most of the body parts are sheet metal parts. There are 624 body sheet metal parts described in this paper. This paper has completed the mesh division and attribute assignment of the body sheet metal parts， and verified the grid quality of the body body as a whole. And completed the calibration of the body mode from 1st to 6th， which proved the rationality of the body-in-white mode.Keywords： Car body; Finite element analysis; Meshing; Modes analysisCLC NO.： U463.8  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）02-81-03

1 车身有限元模型的建立

汽车的车身曲面相较于其他机械工业产品更为复杂，所以，车身钣金件的几何特征的结构线数量众大，在有限元前处理过程中，提取中面过后需要对提取的模型清理结构线，对影响节点分布的几何特征进行删减，以便于网格的分布，但是结构线不能清理过多，否则会使得有限元模型和几何模型相差过大，对结构性能的分析数值产生误差，例如一些角度大的倒角和圆角、胶槽等重要特征的结构线必须保留，故需要预先对几何模型进行分析，合理有度地清理结构线，将误差控制在合理的范围内。在几何特征很复杂的情况下，抽取中面后可能存在曲面丢失、破损的情况，需要重新补面，加大了前处理的难度。连接方式多，包括了reb2、reb3、ACM、adhesives等单元。^[1]网格的质量与有限元分析结果的精度成反比，网格质量不满足规范要求，有限元分析结果会偏离实际数值，仿真精度难以保证。^[2]因此，网格质量的检查是保证结果精度的前提，本文所采用的网格质量检查标准为整车厂内部标准，划分网格时采用的网格大小为10mm单元，并且划分出来的网格质量必须全部满足上述标准，以车窗的侧壁中上外板为例，质量检查结果如下图所示：

单个零部件的网格划分完成后，其他零部件也是该流程进行划分，最后将划分好的零部件赋予材料属性和厚度属性，白车身主要材料参数如下表所示：

检查零部件之间的干涉和穿透问题，如果出现干涉，对干涉单元进行偏离调整，消除干涉，完成白车身零部件的有限元建模，最终节点个数1168670，单元个数1118106，如下图所示：

2 车身模态分析

白车身的模态值是车身的重要指标，其重要程度等同于车身的长度、宽度、高度等重要性能参数，如果白车身的模态值偏小，那么意味着其刚度值也会偏小，会造成车身开裂、密封性能差、车身抖动剧烈等安全问题。^[3]模态频率偏低，在车辆行驶的过程中很有可能产生共振，车身本体的振动像车体内部辐射，造成车体内部产生噪音，对NVH性能产生重要影响，对乘坐人的用户体验带来糟糕的体验。一个好的白车身模型，他的模态值与其综合性能成正比，白车身模态值越高，其密封性，刚度性能越好。^[4]车身自由模态的分析，在该工况下，假设无阻尼或者阻尼极小。自由模态即没有约束下的模态，没有边界条件，无约束。由于1到6阶是刚体模态，从7阶开始观察，总共观察6阶，模态分析结果如下图所示：

从第七阶模态为弹性模态，首先通过类比分析以往7款对标车型的一阶弹性模态，判断新款车型的一阶弹性模态是否在合理范围，车身模态对比样本由整车厂提供。A款车：14.69hz;B款车：14.8hz;C款车：14.64hz;D款车：15.06hz;E款车：14.64hz;F款车：15.64hz;G款车：14.58hz，根据以往相同车型的1阶弹性模态可知该款车型的合理模态应在14.5hz-16hz，所以该款白车身模态值大小分布在合理范围。通常发动机怠速情况下激振频率为25-28.5Hz^[5]，该白车身的1阶模态值为15.607Hz，低于发动机怠速的激振频率，并且高于常见路面不平激振频率，模态值满足安全要求。车身的模态值的变化平缓，每阶模态的数值稳步增长，并无突变。综上所示，新款车型的模态值满足需求。

参考文献

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